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广东麻将高性能育果套袋纸生产新技术的研究

更新时间:2020-10-29 19:32
 

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  溃压料技大学论文题目:高性能育果套袋纸生产新技术的研究申请学位学科:所学学科专业:培养单位:工学轻工与技术工程轻工与能源学院硕士生:王兴导师:张美云教授2013年5月 TH E RESEARCHoNN EW PRoD U CTTECH oN O LoG YoF H I G HPERFoRM AN CEFRU IT- CU l 月IVALTIoNPAPERAThesi s Subm i ttedtoShaanxiU ni versi tyof Sci ence andTechnol ogyi n Parti al Ful fi l l m ent of theRequi rem entfor theD egreeofM aster ofEngi neeri ngSci enceThesi sSupervi sor:Professor。Zhang M ei yun,M ay,2013 高性能育果套袋纸生产新技术的研究摘要育果套袋纸是一种为果实生长发育提供绿色、稳定生长环境的保护性农业技术用纸。实施果实套袋技术可以提高果实的着色度,使其表面光洁、色泽鲜艳。根据使用要求,育果套袋纸外袋纸需具备良好的透气性能、较高的抗水性能、一定的遮光性能和基本的强度性能。目前育果套袋纸外袋纸生产技术主要存在两个问题:生产成本较高;生产环境较差且污染较大。针对以上问题,本论文主要从两个角度提出解决方案:一是调整原料结构,降低生产成本,即探讨用廉价的废瓦楞纸箱纸纤维抄造育果套袋纸外袋纸的可能性,并优化其工艺技术;二是探索新的育果套袋纸外袋纸生产加工技术,即探讨印刷法育果套袋纸生产技术的可能性。本研究首先通过对废瓦楞纸箱纸进行碎浆、磨浆处理,研究其成浆及成纸性能,并确定了最佳碎浆工艺:用4%~5%的氢氧化钠( N aO H ) 预先浸渍处理废瓦楞纸箱纸( O CC)硫酸铝( A12( S04) 3) 后共碎浆处理45m i n。打浆度在45~500SR间时O CC纸浆成纸性能达到最优值;然后确定了育果套袋纸的浆内添加工艺( 用量为相对绝干浆的百分比) :瓷土1O %、阳离子淀粉1.5%、抗水剂8%、湿强剂2.5%、阳离子分散松香胶2%、硫酸铝7%;最后通过使用不同填料、增强剂、改性炭黑对育果套袋纸生产工艺进行优化,结果发现:采用轻质碳酸钙作填料,聚酰胺环氧氯丙烷( PAE)作湿强剂,改性炭黑作染色剂可以在优化产品性能的同时改善工厂环境。优化后的育果套袋纸性能参数为定量50.89/m 2,抗张指数34.6N m /g,撕裂指数6.2m N m 2/g,耐破指数1.62kPa m 2/g,透气性11.89m /( Pa S1) ,抗液体渗透性65s,不透明度98.2%,柔软度632m N ,基本满足育果套袋纸国家A类标准,且生产成本得到了明显降低。印刷法育果套袋纸生产新工艺是本研究的一大创新,在原纸上印刷黑色油墨,使育果套袋纸具备遮光性能。研究发现,印刷黑色油墨后主要影响纸张的透气性能、不透明度和柔软度,成纸的抗水效果略微提升,强度性能基本不变;随着印刷压力的增大,转移到10m i n,加入2%的 纸张表面的墨量的增多,成纸透气性和柔软度变差,不透明度变高,最优的工艺参数为印刷压力350N ,上墨量为l m l 。印刷后纸张透气性6.73gm /( Pa S) ,不透明度98.4%,抗液体渗透性84s,柔软度637m N 。本论文还简要探讨了在印刷法工艺中纸张不透明度、透射率和透射密度三者间的对应关系,并设计了实现印刷法育果套袋纸生产工艺的设备改造示意图,从工艺和生产的角度论证了印刷法育果套袋纸生产新技术的可行性。关键字:育果套袋纸,O CC,填料,黑色油墨,印刷II TH E RESEARCHoNN EW PRO D U CTTECH O N O LO G Y O F H I G HPERFO RM AN CEFRU I T.CU LTI VATI oNPAPERABSTRACTThe frui tcul ti vati onpaperagri cul ture,w hi chi sa ki nd ofprotecti ve paper used i nandsteadyprovi dethefrui tagreenofgrow i ngenvi ronm ent.ItcanI ncreasetheti nti ngf rui ts,m aki ngthe peelsm ooth andcol orf ul .Accordi ngfrui tcul ti vati onto theappl i cati on requi rem ents.thehavefourcharacteri sti cs:paperandm ustgoodai r。perm eabi l i tyw aterresi stance,certai nshadi ngpropertyandstrengthproperti es.Currentl y,theproducti ontechnol ogyoffrui tcul ti vati onpaper have tw oprobl em s:oneother i S the badproducti on envi ronm ent andhi gh pol l uti on.Thi spaper proposedtw oopti onsto sol ve the aboveprobl em s:oneIS toadj ust the rawm ateri al s,reduci ngtheproducti oncost.w hi ch i S toi nvesti gatethepossi bi l i ty ofm anuf acturi ng frui t.cul ti vati onpaper byO CC andopti m i zi ngthetechnol ogi cal processes;the other i s todevel opa newtechnol ogy of frui tcul ti vati onpaper,w hi chi s toi nvesti gate theofm anuf acturi ngfrui t-cul ti vati oni S thehi gh cost.thepossi bi l i typaperbypri nti ngtechnol ogy.T l hi s一Ii rstl y researched thepul pandpaper properti esrepul pi ngandpul pi ngof O CC,andtheopt i m umrepul pi ng condi ti onsw ere asfol l ow i ng:after pretreatm ent of O CC w i th 4%~5%N aO H form i nutes,2%A12( S04) 3 w as added,and thenrepul pi ng t hem for 45m i n.And then i t w as concl uded that thepapers coul dget best properti esas thebeati ng degreew as45- 500SR.Thi rdl y,The process param etersoffrui tcul ti vati onpaper w ereopti m i zedasfol l ow i ng:cl ayw aterresi stanceagent 8%,w et strength agent 2.5%.cati oni cdi spersi ngrosi nsi zi ngagent2%,A12( S04) 3 7%.Atfrui t cul ti vati onpaperw ereopti m i zedw i th di fferentand carbonbl ack,and the resul tsshow ed:usi ng PCC.PAE and。paperby1 O1O %,CS 1.5%,1ast,theproperti esoffi l l ers,strengthagent w atersol ubi l i tycarbon bl ack coul dopti m i zetheproduct properti es andi m provethepl ant envi ronm ent.W i th theopti m i zati on,the properti esoffrui tcul ti vati onpaperscoul d be obtai ned as fol l ow i ng:thebasew ei ght50.89/m z,tensi l ei ndex34.6N m /g,l i qui d-resi stance 65s,opaci ty 98.2%,softness 632m N .The frui tcul ti vati onpaper properti esreached the l evelA nati onalstandards,andreduced the cost.The newproducti on technol ogyof frui t- cul ti vati onpaperw asusi ngpri nti ng technol ogy,w hi ch obtai ned accepted shadi ngpri nti ngbl ack i nk.Thi s i s the i nnovati on of thi sstudy.Ithas f ound thatthebl acki nk m ai nl yi nfl uenced thesoftness.Bl acki nk j usti m proved thew erekeptasi ncreasi ng,the am ountofi nk transfered to the paperai rperm eabi l i ty and softnessdecreased,and opaci tyopti m i zed process param eters w ere as fol l ow i ng:pri nt pressure350N ,i nkproperty w i thai rperm eabi l i ty,opaci tyw aterresi stanceandal i ttl e andstrengthproperti esbef ore.Asthepri nti ngpressurei ncreased,thei ncreased.Thel m 1.Afterpri nti ng,the ai r-perm eabi l i t,opaci ty,l i qui d-resi stanceand softness w ere 6.73l xm /(Pa s),98.4%,84s and 637m Nrespecti vel y.In thi spaper,the rel ati onshi p am ong paper opaci ty,transm i ssi vi tyandtransm i ssi ondensi tyi npri nti ngw ere di scussed.And the sketchm apofequi pm ent m odi fi cati on for thepri nti ng technol ogyof frui t- cul ti vati onpaperw as desi gned.The practi cabi l i tyof newtechnol ogyw as di scussedi n the vi ew of i tsprocess andproducti on.KEY W O RDS:frui tcul ti vati onpaper,O CC,fi l l er,bl ack i nk,pri ntIV 目录摘要⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ IABSTRACT⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ III1绪{仑⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.11.1果实套袋技术发展概述⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ .11.1.1果实套袋栽培技术⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ 11.1.2果实套袋栽培技术的优点⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ..11.1.3果实套袋栽培主要技术问题⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ .21.2育果套袋纸的发展概述⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ .31.2.1育果套袋纸及其分类⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ 31.2.2育果套袋纸的特点及其性能指标⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ 41.2.3育果套袋纸的生产加工方法⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ .71.3我国果实套袋技术现状⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ .81.4我国育果套袋纸利用现状⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ 91.5我国育果套袋纸存在的问题⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ..101.6育果套袋纸的研究方向⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ 111.6.1调整优化原有生产工艺,提高产品质量⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ 111.6.2改变原料结构,降低生产成本⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ..121.6.3开发育果套袋纸生产新技术⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ 121.7选题的意义⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ 121.8本课题的研究任务⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ .132废瓦楞纸箱纤维抄造育果套袋纸工艺的研究⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ .142.1 O CC碎浆工艺的研究⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ .142.1.1实验⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ 142.1.2结果与讨论⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ .162.2 O CC打浆性能的研究⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ .212.2.1实验⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ 212.2.2结果与讨论⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ .222.3浆内添加工艺的研究⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ .262.3.1实验⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ 262.3.2结果与讨论⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ .26 2.4阳离子淀粉对育果套袋纸增干强作用的研究⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ 292.4.1实验⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ 292.4.2结果与讨论⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ .292.5本章小结⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ 313 O CC纤维抄造育果套袋纸技术的优化研究⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ .333.1填料对育果套袋纸性能的影响⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ .333。1.1实验⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ 333.1.2结果与讨论⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ .343.2育果套袋纸湿强剂的研究⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ..4l3.2.1实验内容⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ .423.2.2结果与讨论⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ .423.3炭黑在育果套袋纸中应用性能的研究⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.。433.3.1实验⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ 433.3.2结果与讨论⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ .443.4 O CC纤维制备育果套袋纸技术的应用⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ .453.5本章小结⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ 454印刷法制备育果袋外袋纸工艺研究⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ 474.1实验⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯..484.1.1实验原料⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ .484.1.2化学品⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯..484.1.3实验设备⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ .484.1.4实验方法⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ .484.2结果与讨论⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ 494.2.1印刷前后纸张性能对比⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ 494.2.2纸张不透明度、透射率与透射密度的关系⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ .504.2.3印刷压力对透气度与不透明度的影响⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ 514.2.4上墨量对透气度与不透明度的影响⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ 534.2.5育果套袋纸的耐久性能⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ 554。2.6育果套袋纸的绿色安全性⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ 564.2.7印刷法育果套袋纸生产工艺的实现⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯584.3本章小结⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ 605成本核算⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ .616结{仑⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ..64 6.1主要结论⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ .646.2本论文的创新点⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ..666.3论文中的不足及对今后工作的建议⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ 66致谢⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ .67参考文献⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯..68攻读学位期间发表的学术论文目录⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ .72原创性声明及关于学位论文使用授权的声明⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.74III 高性能育果套袋纸生产新技术的研究1绪论1.1果实套袋技术发展概述1.1.1果实套袋栽培技术水果是我们日常生活中的必需品,它为我们的身体提供了丰富的维生素,天然绿色、营养丰富的水果是我们身体健康的保证。水果产业不仅与我们的生活息息相关,而且对于我国经济的发展有着重要的影响。自20世纪90年代以来,我国总果园面积和产量稳步增长,长期占据世界第一⋯ ,2008年我国水果总产量多达1.8亿吨,占世界总产量的16%,产值更是超过2800亿元,其中苹果和梨的产量稳居世界前列。苹果是我国第一大水果品种,根据国家201O年统计数据,全国苹果种植面积达到约214万hm 2;苹果总产量约3326万t,同比增长4.99%:2011年苹果总产量约3599万t,同比约增产273万t【2J 。然而,我国并不是水果产业强国,跟国外品种相比没有竞争优势,究其原因,果实套袋栽培技术不过关,育果套袋纸质量较差是影响水果各方面品质,导致水果市场价格偏低的重要原因之一。果实套袋栽培技术是一项生产优质、高档、品牌、无公害、绿色果品的先进果树栽培技术之一【31。套袋栽培最早是由日本园艺家提出并开始实践的【4J,应用范围在日本也是最广泛的。最初,日本果农主要在葡萄和梨上用废旧报纸进行育果套袋来防止害虫对果实的危害,生产实践发现,果实套袋后不仅起到了防止病虫危害的作用,结出的果实还具有果面洁净、着色度好、很受市场欢迎等优点,几年后便在苹果栽培上推广使用。随着果实套袋技术在果实栽培领域大范围的应用推广,它便成为了日本常规的水果栽培技术【5j 。直到20世纪八十年代,我国才引入果实套袋栽培技术并加强对其的研究使其得到快速的发展。目前,除广泛应用在苹果、梨、葡萄等果树上,还在桃、荔枝、猕猴桃等果树上获得不错的应用效果,展现了可观的市场应用前景16J 。1.1.2果实套袋栽培技术的优点果实套袋技术作为一项先进的果树栽培技术能够在世界范围内推广是因为它能够增加果面的光洁度,保证色泽鲜艳,提高果实优质率,延长果实保鲜期的作用【71,具体主要有下述优点。( 1) 套袋后,可有效地阻断果实与外界环境的接触,为果实生长发育提供一个稳定的环境,免受风吹日晒雨淋,防止强光照射、紫外线灼伤果实表皮;防止空气有害物质及酸雨污染果实;有效地防止病菌的感染、传播,以及昆虫等侵害果实;减少果实与其他物质相互摩擦损伤果面,从而提高果实的完整度 高性能育果套袋纸生产新技术的研究性能;( 3) 套袋前中后需要落实的果业技术,如及时地补充镁磷钙肥,套袋前修剪,疏除病虫枝、交叉枝,使其通风透光,另行疏果,并剪去落果果梗,套袋前3~5天及时灌透水1次,及时适量地喷洒杀菌杀虫混合剂和叶面肥等;( 4) 套袋操作关键技术【16,以苹果为例主要有3个环节:①掌握好套袋时间,一般在苹果盛花后一个月左右,从5月下旬到6月中旬为宜,套袋作业一般选在阴天或多云天气,晴天时多在上午9:00.1 1:00,下午3:00.5:00为好,套袋前果实表面的露水或药液须干燥完全:②正确掌握套袋方法,套袋时,先用手将纸袋撑开,使果袋鼓起来,并将幼果置于袋中央,封严袋121,同时又不要压伤果柄; ③适时适期摘袋,果实在袋内一般要生长3个月左右,苹果应分2次进行摘袋( 先摘取外袋,3~5天后再摘内袋) ,摘袋作业最佳时期为9月上旬,具体时间基本与套袋时间相同,早上9点到下午4点,同时避开中午最强光照时间;( 5) 加强摘袋后果树的栽培及果实的存储管理【14】。1.2育果套袋纸的发展概述1.2.1育果套袋纸及其分类育果套袋纸是在水果发育全过程中提供保护的一种特种纸、具有高技术含量、高附加值的农业技术用纸,可用于苹果、梨、葡萄等水果。1965年以前,日本果园中的育果袋多是果农用废旧报纸制作,在纸袋表面涂布上~层油性防水剂和杀虫剂。随着专业造纸制袋公司的出现,研制出了适应不同树种、不同品种的样式多样的专用果实袋,其中以“ 小林” 牌纸袋最受欢迎【17J 。根据水果树种、品种的不同,育果袋分为单层袋和双层袋,梨树、猕猴桃等多采用黄、褐色单层纸袋,套袋纸的制造工艺相对简单:在纤维原料的选择上以长纤维原料为主,根据不同品种、不同地区的具体需要可适当配加短纤维原料;采用半粘状打浆工艺【l 8,以保证育果套袋纸的强度和透气度;添加适量的施胶剂和湿强剂以保证果袋具有一定的抗液体渗透性能及良好的湿强度。梨袋主要种类和规格有黄金梨,黄色牛皮纸单层袋:150m m xl 90m m ( 小型果用袋) 、170m m × l 90m m ( 中型果用袋) 、180m m × 200m m ( 大型果用袋) 、180m m x220m m ( 超大型果用袋) 11 9J ;双层袋( 外袋纸为花油纸,内层纸为黑色遮光纸) 的规格有190m i nx 1 50m m 、170m m x 1 50m m 。葡萄多采用白色加蜡纸袋【201,套袋纸最早采用漂白硫酸盐针叶木浆为纤维原料进行抄纸。在湿部化学工艺中加入适量的防霉剂和湿强剂。根据葡萄品种及果穗大小~般加工为 陕西科技大学硕士学位论文300m m x205m m 、330m m x225m m 、350m m x275m m 三种规格,每个袋底部两边各打10m m 的孔,以利于雨水的排除【211。而苹果育果袋多采用双层纸袋,是由外袋纸和内袋纸【221两部分组成。外袋纸具有保护功能,阻止雨水冰雹的侵袭及虫害,一般在果实成熟前大约15天将其摘掉,其内侧为黑色,具有遮光性能,外侧多为泛黄色或淡色,具有反射光线的能力。内袋纸根据果实上色需要需具有较好的透光度,一般为红半透纸,在摘掉外袋纸后,日光中红色光线穿过红半透纸照射到果皮表面,使其均匀上色【231。苹果袋的主要规格有200m m x 1 50m rn、1 80m m x 1 55m m 两种。1.2.2育果套袋纸的特点及其性能指标育果套袋纸是一种用于保护、培育果实生长的保护性农业技术用纸,果实品质和生产条件对纸的性能有一定的要求,不同种类的水果套袋纸均要求有一定的透气度、遮光性、抗张强度、抗水性、柔软度等,以保证从套袋到摘袋,在果实生长长达3个月左右的时间里,为果实提供一个安全、阴暗、稳定、透气的生长环境。( 1) 透气性纸张的透气度描述了纸张的通透性能,是指在单位压差的作用下,一定时间内,通过单位面积纸张的平均空气流量,其值的大小反应了纸张结构中纤维间孔隙的多少【241。育果套袋纸的透气性对于果实的生长至关重要,良好的透气性能才能保证果实在一个相对通风、开放的环境中生长。因为在果实生长过程中,白天,果树通过强烈的蒸腾作用将根部吸收的水分以蒸汽的形式散失掉,透气性差的果袋会因为不能将水蒸汽排除而给果实造成一个高温的生长环境;晚上,蒸腾作用减弱,袋外温度降低,透气性差的果袋不能及时将水蒸气排出袋外,以至于水蒸气冷凝成水珠积存在袋内造成高湿环境;高温高湿环境都不利于果实的生长发育,而且还可能造成残留农药的二次润湿,加重果害;时刻进行的呼吸作用需要外界不断的供应氧气,同时呼出排放掉二氧化碳,只有透气性能良好的果袋才能保证袋内外气体的交换,温度的平衡,保证果实进行正常的新陈代谢,否则会造成高温高湿的环境,不利于果实的生长[ 25, 261。( 2) 遮光性育果套袋纸具有遮光性主要是为果实生长提供一个阴暗的环境,减少强烈日光对果实的照射,降低日烧病的可能性。同时,从农林技术相关的生理学角度来看,红色苹果果皮中的色素是由呈绿色的叶绿素、呈黄色的类胡萝卜素和呈红色的花青苷组成,叶绿素和类胡萝卜素的形成主要在果实生长发育的前期,而花青苷的形成是随果实的逐渐成熟开始的,是果实成熟的标志,而光照4 高性能育果套袋纸生产新技术的研究是花青苷合成的必要因素,套袋后果皮中光敏色素含量提高,叶绿素含量降低,光敏色素含量的升高会直接促进花青苷的形成,从而有利于光敏色素对花青苷形成的调控,摘袋后,花青苷迅速形成,在较短的时间内,使果实迅速均匀着色,色调鲜明,增加了果实的色相。育果套袋纸的遮光性主要是以纸张的不透明度为指标的,反映了光束照射到纸面上透射的程度。( 3) 强度指标育果套袋纸的使用环境是完全开放的自然环境,在果实生长发育的3个月时间里,育果套袋纸在树上需要经受住风吹、日晒、雨淋等复杂气候的综合作用,同时还要保证基本不变形、不破损、不发脆,因此在综合考虑育果套袋纸其他性能的同时,纸张需具有一定的强度指标,主要是抗张指数、撕裂指数和耐破指数。从目前市场上的各类育果套袋纸张的性能调查结果看,我国育果套袋纸产品强度指标都基本达到国家A类标准,有的甚至远远超过其标准,但是它们在关注强度性能的同时,忽略了纸张的透气性能,因为强度指标和透气性能是一对相对矛盾的指标,因此从实际使用的情况来看,育果套袋纸的制作标准应以透气性为前提,同时强度指标只要满足使用要求即可。( 4) 抗液体渗透性育果套袋纸要求具有良好的抗液体渗透性能,因为在漫长的果实生长发育过程中,天气的变化是人类力量所不能及的,阴雨天气时有发生,甚至可能会有暴风雨等恶劣性天气,从果袋外部环境讲,良好的抗液体渗透性能能在一定程度上增加育果套袋纸的抵抗风雨的能力,当雨水掉落到育果套袋纸上时,疏水性差的果袋能够会迅速被润湿,从而降低其强度性能、抵抗力减弱,容易破袋,优质的育果套袋纸能增加雨水的润湿时间甚至是不会被润湿,从而保护果实的生长;而从果袋内部环境来看,果树蒸腾作用产生的水蒸气在没有及时排除袋外的情况下,冷凝形成的水珠可能沉积在果袋底部,良好的抗液体渗透性能能抵御水珠的润湿,使其慢慢挥发掉,不至于迅速破袋。而普通的纸张多是由植物纤维抄造而成,纤维间相互交叉形成多孔性,且纤维结构中具有亚纤维毛细管,而纤维素分子本身就具有亲水性的羟基,与水接触后,能够被迅速的润湿,水分子通过纤维间的孔隙和毛细管的吸收作用向纸张内层结构中渗透,减弱了纤维与纤维之间的氢键结合,纸张的力学强度性能减弱,果袋容易破裂f271,因此需对育果套袋纸进行抗水性处理,提高其抗液体渗透性能。通常在检测育果套袋纸抗液体渗透性能时多采用Cobb值法和抗液体渗透性法两种检测手段,从吸收与抵抗两种角度来表征纸张的抗水性能。( 5) 柔软度 陕西科技大学硕士学位论文纸张的柔软度是指在一定的作用力下,把一定宽度和长度的试样压入一定宽度的缝隙中一定深度时,试样本身抗弯曲张力和试样与仪器缝隙之间摩擦阻力的矢量和,其值越小,纸张越柔软【2引。育果套袋纸需要有一定的柔软度,其原因在于,在果实套袋过程中,柔软的果袋较易撑开,易于操作,且在套果实时,不易划伤幼果果面。刮风时,柔软性好的育果袋较易缓冲树枝间的划擦,减少对果面的擦伤。( 6) 抗老化性能基于育果袋需要在自然环境下经受风吹、日晒、雨淋3个月左右,其纸张的强度性能、抗水性能、遮光性能、柔韧性能都需要保持3个月以上,这就是纸张的抗老化性能即耐久性能,它是一个综合性的指标,最主要的是考察育果袋的强度抗老化性和抗液体渗透能力的耐久性,其中,抗液体渗透能力的耐久性能是关键。耐久性良好的抗液体渗透性能与良好的透气性能协同作用,可以保证育果袋在较长的时间内抵抗外界环境的润湿作用,从而减小对纸张强度性能的破坏程度,因此,提高纸张抗液体渗透性的持续时间可以间接的保证纸张强度的耐久性能。( 7) 绿色安全性表1.1育果套袋纸A类产品参数指标( G B 193412003)Tabl e1 -1 The param eters of frui t- cul ti vati onpapersof Al evel ( G B19341--2003)由于育果套袋纸是直接应用在果实上面,果实上的病虫害直接会影响到人类的健康,虽然套袋后可以减少农药的喷洒量和病虫的残害,但其前提是,纸 高性能育果套袋纸生产新技术的研究张也是绿色安全性的,因此,其生产过程中应尽量避免添加有毒有害的化学药品,保证果袋的绿色安全性能。在经过多年的实践和考核下,我国制定了育果套袋纸国家标准G B19341.2003,其A类产品的性能指标具体如表1.1。1.2.3育果套袋纸的生产加工方法( 1) 层合法据调查研究,国内大多数育果套袋纸造纸厂都采用的是层合法生产工艺生产苹果套袋外袋纸。层合法是通过将外袋纸黄面与黑面分别抄造,在半湿状态下将两者层合压榨干燥成单张纸的一种方法。最早纸张抄造的原料为纯木浆,但其透气效果较差,且成本较高;近些年工厂实践中多以本色木浆配以部分废纸浆来抄造,一方面木浆可以保证成品纸的强度性能,另一方面废纸浆的加入,能使成纸的孔隙率增加,透气性上升,成本还会降低。外袋纸内面呈黑色是经过浆内染色而成。这种黑色层染料是一种耐强酸、强碱、强氧化剂、不溶于水的惰性物质,~般用炭黑或乙炔黑。炭黑是一种着色性好、遮盖性高、化学性质稳定的黑色粉末状物质,被炭黑染色的物体在日光的长时间曝晒下也不容易褪色。工厂中一般将炭黑加入到打浆槽中与纤维一起打浆,这样可以使炭黑与纤维进行充分的结合,着色度高且牢靠,广东麻将抄出的纸张表面平滑度高且有一定的光泽。但由于普通炭黑密度低、粒径小( 10~500p.m ) ,直接加入到纤维浆料中一般漂浮在浆面上,炭粉轻扬、扩散到空气中易造成严重的粉尘污染,因此使用前一般先用固色剂和分散剂将炭黑在水中搅拌分散均匀129] 。育果套袋纸外层颜色多根据不同地区气候光照差异及客户的需求进行调色。目前层合法工艺多采用圆网纸机进行抄造,一般为双层层合抄造技术,也有用三层层合法的。当采用三层层合时,多是利用其每层纸的纤维结构不同,来赋予纸张相关的特性并且使成本和性能最优化,通常里层和芯层多为废纸浆料,可以保证成纸具有一定的透气性;炭黑在抄造里层时加入,赋予纸张一定的遮光性;为使育果套袋纸获得基本的使用强度性能,在配浆时可加入一些木浆原料【3⋯。( 2) 涂布法涂布法生产育果袋外袋纸的方法是在纸张表面涂布一层黑色涂料,其生产工艺具体包括碎浆、配浆、网部成形、压榨脱水、干燥、涂布( 制各涂料) 、烘干、卷取和分切复卷得到成品。涂布法工艺是在纸机上连续化进行的,但从研究的角度来看可以分为原纸抄造和涂层涂布两部分,早期原纸抄造工艺通常为采用本色木浆和废纸浆配浆,添加一定比例的瓷土、抗水剂、湿强剂、阳离7 陕西科技大学硕士学位论文子分散松香胶、硫酸铝及调色剂( 直接橙黄等) ;而遮光性是由含碳黑的颜料涂层来完成,具有生产工艺简单、成本低、污染少等优点,同时也解决了层合法中碳黑用于浆内染色造成的污染和利用率低等问题。将炭黑分散到瓷土中配成涂料涂布于纸张表面,可使育果套袋纸获得良好遮光性能并且不易掉黑、耐久性好,同时能够保持较好的柔软性和一定的通透性能,碳黑用量少、利用率高【3 。在原纸表面涂上碳黑涂料,经干燥后再涂上抗水剂使抗水性满足使用要求,干燥后得到成品。对于涂布法工艺,涂料的制备是关键。一般来说,涂料配制包括颜料分散、水溶性胶粘剂调制与涂料配合物调和三部分。罗英p2J 等人曾对涂料的配制有过研究,开发出的涂料配方为:碳黑:瓷土=1:1~1.5;分散剂用量3%( 对颜料总量) ;分散液固含量20%~30%;丁苯胶乳:分散液量为5%( 体积比) 。涂料为现配现用,涂布量为59 m 2左右。涂布法生产采用的纸机机型可以是圆网纸机也可以是长网纸机;既可以在原有纸机上增添涂布装置,也可以将原纸抄造好后,单独的涂布干燥。目前的涂布方式有刮刀、薄膜、喷雾和帘式涂布技术133, 341。刮刀涂布是通过调节刀片与涂布辊间的间隙来计量涂布量将涂料涂于纸张的表面,产生的是无填充涂层,因为其刀片类型多、安装位置不定,刮刀涂布的应用范围最广;薄膜涂布也叫计量施胶压榨涂布是将计量后的涂料涂布于辊子表面,经压榨转涂到原纸表面,涂层均匀、厚度均一,涂布速度快;喷雾涂布技术是使用喷嘴直接把涂料以雾化的形式喷涂到原纸表面的新型非机械接触式涂布,适用于中低量涂布,涂布均匀,纸页覆盖性良好;在帘式涂布中,液体涂层是以自由下落的方式幕帘涂于原纸表面,由于是非接触式涂布,减少了摩擦和断纸,适用于高速涂布机,涂层精密度高,对原纸表面的覆盖性最好且供料系统耗能低,受到广泛的关注【35,361。1.3我国果实套袋技术现状水果套袋栽培,可以使果品免遭病虫侵蚀,农药污染,赋予果品鲜艳、美观的色相,提高果品的外观和内在品质。我国果实套袋技术起步较晚,直至20世纪八十年代末九十年代初,才陆续从美国、日本和韩国等育果套袋纸技术发达且成熟的国家引进并着手准备研制育果套袋纸,由于急于求成,对育果套袋纸的特殊性质缺少深入的机理研究,曾经一度处于简单的模仿水平【371。最初我国研制的各种水果套袋纸多适用于北方果树的培养,但忽略了南北气候差异( 南方阴湿多雨,北方干燥) ,这些纸的抗液体渗透性能和湿强度等性能达不到南方果树栽培使用的要求,在很长一段时间内依赖于从美国、日本、韩国进 高性能育果套袋纸生产新技术的研究ISl 【3引。直到1996年,湖南省造纸研究所完成了“ 南方水果套袋栽培用纸” 的研制,以进口针叶木浆和化工原料为主,生产出了合格的南方果袋用纸,经过田间套袋试验证明,质量达到了进口水平;2001年,西北轻工业学院完成国家轻工业局重点项目“ 新型高档育果套袋纸的研制” ,在国内率先研制出了高档苹果育果套袋纸,经部级鉴定综合技术水平为国际先进,被科技部列为2001年国家级重点推广的科技成果。近年来,陕西科技大学依托自身优势一直致力于高性能环保型育果套袋纸工艺技术的优化研究与技术创新,并取得了不错的成果,如通过对废纸二次纤维的回收与利用,大大降低育果套袋纸的原材料成本;张美云、林涛、罗英等人还对原有层合法生产育果套袋纸的工艺进行创新,探索了涂布法育果袋外袋纸的工艺[31, 32J 。1.4我国育果套袋纸利用现状水果产业是种植产业中继粮食和蔬菜之后的第三大产业,是劳动密集型和技术密集型相结合的产业,也是我国农业中具有优势和国际竞争力的产业之一。2007年,果业产值约2797亿元,约占农业总产值的5.7%,占种植业产值的11.3%。我国是世界第一大水果生产国,水果种植面占世界20%,水果产量占16%。近年来,果业发展呈现出布局区域化,生产规模化,品种多样化,市场国际化,生产机械化的趋势。2010年我国园林水果面积1.73亿亩,五大水果苹果、柑橘、梨、香蕉、葡萄的种植面积分别增加4.4%,2.3%,.1%,5.5%,11.9%;园林水果产量12865.2万吨,五大水果增产5%,4.9%,5.6%,8.2%,7.7%【” 】。然而,在早些年,尽管水果产量稳居世界第一,但与国外水果相比,竞争力相对较差,究其原因在于我国果园大多分布在土壤贫瘠地区,果农知识水平有限,种植栽培水平有待提高,没有对果园进行科学化管理,基本上属于靠天看收成,造成水果品质较差,口感不佳,水果优质率较低。鉴于此,在攻克育果套袋纸生产技术后,我国开始大范围的推广果实套袋栽培技术,并对果园配以科学化管理以保证果树结出色彩诱人、味道浓厚的优质果实,提高优果率,延长保藏期限,同时降低了农药的使用量,属于绿色无公害培育成果,增加市场竞争力。以陕西省为例,根据最新统计,2011年陕西省果园面积达到1682万亩,产量约1333万吨。其中,苹果是陕西省最具竞争力和代表性的农产品。2011年,陕西省苹果面积达到约934万亩,产量约902万吨【401。据陕西省果业局最新消息,2011年陕西省果品共套袋约533亿只,其中苹果套袋约445亿只,套袋率约为80%以上。果品价格稳中有升,2010年套袋苹果销售价格为3.64元/9 陕西科技大学硕士学位论文公斤,比上年增长59%,201 1年,套袋红富士75m m 以上的为5.6- 6元/公斤,较上年同期上涨O .2~0.3元/公斤,75m m 以下4。0-4.4元/公斤,上涨0.1-0.2元/公斤,大大提高了果农的收入。根据比较,套袋后苹果的销售价格可提高2.5元/公斤,为果农创造净收入800~1500元/亩地,2009年陕西省套袋水果共创经济效益多达20亿元。果实套袋栽培技术在得到推广的同时,也出现了一些问题,各地方部门还应加强管理调控力度。山东地区苹果果面病害较多,可能需要农药来处理虫病害,“ 聪明” 的果农发明了药袋,2012年3月,山东烟台曝光发现红富士苹果被装着违禁药品退菌特和福美胂的药袋包裹长大,当地查处药袋200多万只,并下令严禁使用,然而仍然有地方在大量使用药袋,这让百姓对使用苹果的安全性提出了一个大大的问号。果实套袋栽培技术是一项绿色安全合理的农业果树培育技术,然而在果袋里加入违禁的退菌特和福美胂,这就起到了相反的效果。从这方面也说明了我国应加强对造纸企业的监管力度,坚决取缔高污染高能耗的黑作坊。果实套袋纸的质量直接关系到果实的品质,育果套袋纸的价格则直接影响着果实套袋栽培技术的推广,因为成本因素是果农必须考虑的问题,因此在我国少部分地区,仍存在着套塑料袋。与纸袋相比,膜袋的缺点是透气性差,果实易发生灼伤;膜的硬度不够,且塑料膜不可降解,易造成环境污染,不符合环保要求。这就给造纸工作者提出了明确的研究方向一一保品质,降成本。1.5我国育果套袋纸存在的问题果实套袋纸从上个世纪从国外引进到现在已有20多年的历史,在这20多年中,无数造纸工作者为我国育果套袋纸的研制与开发贡献了不朽的力量,我国育果套袋纸生产加工技术水平也有了显著的提高,果实套袋栽培技术取得了不错的效果。然而,随着研究的深入与广泛的应用,果实套袋纸也出现了一些问题。具体如下:( 1) 产品自身质量问题最初,国产育果套袋纸在强度性能方面做了大量研究,提出了较高的强度指标,而忽略了纸张的透气性能、抗液体渗透性能,而在应用过程发现表征育果套袋纸质量优劣的是抗液体渗透性能、湿强度及透气性三大指标,育果套袋纸的干强度只要满足最基本的使用需求即可。随着近年来抗水剂和湿强剂的研制与应用,国产纸张如今最主要的问题就是透气性能和耐久性,尤其是在炎热的夏天,高温环境容易使果实产生日烧病,而耐久性差使果袋难以抵御漫长夏10 高性能育果套袋纸生产新技术的研究季的复杂性气候,出现破袋的问题。( 2) 层合法生产过程中的环保问题层合法育果套袋纸生产工艺是国内造纸厂唯一采用并工业化的工艺,然而其自身却存在着诸多的问题。第~,层合法中外袋纸内层黑需要使用炭黑原料,而炭黑多是粉末状,且不易溶于水,在添加炭黑过程中,车间到处弥漫的炭黑粉尘,生产环境极其恶劣,严重影响工人的身体健康;第二,调查发现,育果套袋纸厂采用的湿强剂多是三聚氰胺甲醛树脂,甲醛树脂均会释放甲醛,而甲醛对人体的皮肤有刺激性作用,长期接触会引发皮炎,因此造纸厂家应尽量避免使用任何甲醛化合物。( 3) 涂布法中的问题涂布法虽然解决了层合法中炭黑污染环境的问题,但由于涂布液粘度太低,涂布效果较差,黑色涂料分布不均匀,遮光性差;增加涂布量,涂布液中水分较多,难于迅速干燥,且干燥后纸张柔软度降低,纸张发脆,耐久性较差,易于破袋伤果,以至于涂布法难于工业化。( 4) 育果套袋纸的生产成本问题育果套袋纸的销售价格是每一位果农最关心的问题,之所以有些地方还在使用塑料膜袋,最主要的原因还是膜袋便宜。因此,降低育果套袋纸的生产成本是降低育果袋销售价格,解决农民成本问题的关键。有些造纸厂盲目的追求低成本,忽略了纸张的质量,而果农又盲目的选择了便宜的果袋,最终造成了果园惨剧。由此可见,改善生产技术,制造低成本优质育果套袋纸是国内需要解决的重点问题。1.6育果套袋纸的研究方向根据上述我国育果套袋纸存在的问题,本研究将从以下几方面展开讨论。1.6.1调整优化原有生产工艺,提高产品质量目前,国内所有的育果套袋纸生产厂家均使用圆网纸机采用层合法生产工艺制造育果套袋纸,因此,优化原产品的生产工艺才是解决国内问题的关键。首先,造纸厂车间内的污染多是不易溶于水的粉末状惰性炭黑造成的,而近年,不少炭黑制造厂家开发出了水溶性的改性炭黑,更换炭黑原料因此成为探索研究方向之一。其次,育果套袋纸的耐久性能需要提高,主要是提高纸张抗水性能。与进口育果套袋纸相比,国产纸张抗水性能较差抗液体渗透性能仅为40s左右,纸张吸水性能远大于国标规定的1O g/m z,因此,高性能抗水剂的研究成为关键,张美云,罗英等人优化了石蜡乳液,并将其应用到纸张后发现可以将 陕西科技大学硕士学位论文纸张的抗水性能提高到70s。然后是育果套袋纸的透气性能,从原料角度看,在配浆中,过多的长纤维增加纸张强度性能的同时势必会降低透气性能,因此,适当的调整纤维配比,添加一些低强度的短纤维来改善纸张的透气性能。最后,纸张湿强剂的选择,湿强度是育果套袋纸的一项重要指标。阴雨天气,育果套袋纸被润湿后,较强的湿强度可以抵御较强风力,防止果袋破损。沈一丁等人曾对无甲醛湿强剂进行过研究,开发制备出水性环氧改性PAE,互穿网络型改性PAE,有机硅偶联剂改性PAE和基于异氰酸酯基活性聚合物/PAE共混改性,应用到纸张中,产生了不错的效果,其中水性环氧改性PAE可是纸张湿强度达到39.8%。选择合适的化学助剂,调整其用量,得出最优的生产工艺,从而提高纸张的综合品质。1.6.2改变原料结构,降低生产成本育果套袋纸生产成本主要包括纤维原料成本和化工原料成本两部分,其中纤维原料的成本在育育果套袋纸总成本中约占60%,因此降低纤维原料成本成为育果套袋纸制造厂解决成本问题的主要方向。育果套袋纸最初使用的纤维原料多是针叶木浆,针叶木浆纤维强度高,成纸强度性能好,但对于育果套袋纸造纸企业来说成本高,且成纸透气性能较差。因此,调整纤维原料结构,改善纤维配比成为降低成本的关键。近年来,皮革废弃物、废纸二次纤维资源化利用成为国内外轻工行业关注的主题。福建农林大学材料学院戴达松等人曾通过盘磨机制备革纤维并将其以适当的比例加入到造纸纸浆中,生产出的纸张透气性能良好。陕西科技大学轻工与能源学院张美云、罗英等人对废旧报纸进行处理,并研究了它的加入对育果套袋纸性能的影响,优化了纤维配比,一定程度上降低了成本,取得了不错的效果【301。1.6.3开发育果套袋纸生产新技术前文中分析了育果套袋纸制造技术层合法和涂布法中的不足,根本所在在于育果袋外袋纸内层黑的加工制造上,陕西科技大学利用自身优势,将印刷与造纸结合,探索了印刷法生产工艺,即将环境污染性较高的炭黑粉末和粘度过低的黑色涂料变为黑色油墨印刷到纸张表面,从而形成内层黑,达到遮光的效果。在纸张性能各方面达标、满足使用需求的基础上改善了生产车间的工作环境,为员工的身体健康提供了保障。1.7选题的意义我国是一个农业大国,是世界第一大水果生产国,果实套袋栽培技术是一项绿色农业技术,它的实施有利于增加果实的色相与品质,从而提高国产水果12 高性能育果套袋纸生产新技术的研究的市场竞争力,增加农民的收入,有利于更好的解决“ 三农” 问题。果实套袋栽培技术的推广实施需要育果套袋纸生产技术来提供保障。目前,育果套袋纸主要存在质量不过关、生产工艺不环保、总生产成本较高等问题。陕西科技大学轻工与能源学院张美云、罗英等人研究出了低成本抗水剂石蜡乳液,并选择相对廉价的松香胶等化学助剂抄造育果套袋纸,解决了降低化工原料成本的问题,因此在保证质量的前提下,调整优...